傳感技術(shù)及智能傳感器的應(yīng)用 課件 第五章 傳感器的典型應(yīng)用；第六章 傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用

現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書(shū)

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries傳感技術(shù)及智能傳感器的應(yīng)用傳感技術(shù)及智能傳感器的應(yīng)用簡(jiǎn)介

《現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書(shū)》共分為四本，其內(nèi)容按照信號(hào)傳輸?shù)逆湕l編寫(xiě)：

傳感器

調(diào)制與解調(diào)

傳感技術(shù)及智能傳感器的應(yīng)用

智能控制技術(shù)的應(yīng)用

本書(shū)系統(tǒng)地對(duì)信息傳輸與現(xiàn)代通信技術(shù)的密切關(guān)系、通信技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史，現(xiàn)代通信技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹；

簡(jiǎn)述了世界通用的有線(xiàn)通信的載波技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信的微波接力通信的基本概念、基本原理，以及各類(lèi)通信系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、不足及適用領(lǐng)域。傳感技術(shù)及智能傳感器的應(yīng)用簡(jiǎn)介

本書(shū)還對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)的“高速公路”，即光導(dǎo)纖維通信、５Ｇ通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)，以及近距離小容量的通信手段———無(wú)線(xiàn)保真（ＷｉＦｉ）、藍(lán)牙和可見(jiàn)光通信技術(shù)進(jìn)行原理、功能及應(yīng)用的闡述。

對(duì)未來(lái)的通信技術(shù)，即量子通信技術(shù)的概況進(jìn)行介紹，并預(yù)測(cè)量子通信技術(shù)將在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信傳輸技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等方面應(yīng)用的可期待前景。

本書(shū)可作為大專(zhuān)院?；蚋叩仍盒Ｖ悄芸刂祁?lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的參考書(shū)籍，也可供從事智能控制信息的傳輸方面的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員作為參考資料。

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自動(dòng)控制、智能控制、智慧控制是相對(duì)ＡＩ控制技術(shù)的普遍話(huà)題。在當(dāng)今的生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有重要的作用。

在控制技術(shù)中離不開(kāi)將甲地的信息傳送到乙地，以便遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)（遙測(cè)）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)（遙調(diào)）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱(chēng)為智能控制的四遙工程。

信息是物理現(xiàn)象、過(guò)程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質(zhì)，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。

而信號(hào)則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號(hào)是物理性的，并且隨時(shí)間而變化，這是信號(hào)的本質(zhì)所在。

在無(wú)線(xiàn)電通信中，電磁波信號(hào)承載著各種各樣的信息。所以信號(hào)是有能量的物質(zhì)，它描述了物理量的變化過(guò)程，在數(shù)學(xué)上，信號(hào)可以表示為關(guān)于一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)，也可以表示隨時(shí)間或空間變化的圖形。

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實(shí)際的信號(hào)中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關(guān)心的有用信息，有些是我們不關(guān)心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測(cè)信息轉(zhuǎn)化為可觀察的信號(hào)，提取所研究對(duì)象的有關(guān)信息，將原始信息轉(zhuǎn)換成信號(hào)。將有效信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)，或?qū)⑿盘?hào)放大，或?qū)⑤^低頻率的原始信息“調(diào)制”到較高頻率的信號(hào)；滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊?，或?qū)⒃寄M信息處理為數(shù)字信號(hào)等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責(zé)”———信息的收集與調(diào)制。然后，將調(diào)制后的信號(hào)置于所選取的傳輸通道上進(jìn)行傳輸，使調(diào)制后的信號(hào)傳輸至信宿端———乙地在乙地接收到經(jīng)傳輸線(xiàn)路傳送來(lái)的信號(hào)后，然后進(jìn)行調(diào)制器的反向操作“解調(diào)”。即將高頻信號(hào)或數(shù)字信號(hào)還原成原始信息。

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原始信息通過(guò)揚(yáng)聲器器（還原的音Ⅳ頻信號(hào)）、顯示器（還原的圖像或視頻信號(hào)）、打（還原的計(jì)算結(jié)果）或進(jìn)行力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等轉(zhuǎn)換，對(duì)原始信息控制目的物進(jìn)行作用，從而達(dá)到智能控制的目的。本套叢書(shū)就是對(duì)智能控制系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的一些關(guān)鍵技術(shù)的原理、特性、基本計(jì)算公式和方法、基本結(jié)構(gòu)的組成、各個(gè)部分參數(shù)的選取，以及主要應(yīng)用場(chǎng)合及其優(yōu)勢(shì)和不足等問(wèn)題進(jìn)行討論和分析。本套叢書(shū)則沿著“有效信息的取得”、“有效信息的調(diào)制”、“調(diào)制信號(hào)的傳輸“、“調(diào)制信號(hào)的解調(diào)”以及“智能控制系統(tǒng)的舉例應(yīng)用”這一線(xiàn)索展開(kāi)，對(duì)比較典型的智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用于實(shí)踐的設(shè)計(jì)計(jì)算及控制的邏輯關(guān)系進(jìn)行舉例論述。本套叢書(shū)雖然經(jīng)歷了十多年的知識(shí)積累，但仍然覺(jué)得時(shí)間倉(cāng)促，加之水平有限，錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編撰者

蘇遵惠

傳感技術(shù)及智能傳感器的應(yīng)用

叢書(shū)序

前言第一章傳感器概述第一節(jié)定義與作用第二節(jié)傳感器的工作原理第二章傳感器的發(fā)展歷史

第一節(jié)概述

第二節(jié)傳感器發(fā)展的四個(gè)階段

第三節(jié)

傳感器的發(fā)展

第四節(jié)

傳感器的發(fā)展趨勢(shì)第三章傳感器的分類(lèi)第一節(jié)敏感元件的分類(lèi)

第二節(jié)

傳感器從不同角度分類(lèi)

第三節(jié)

通用傳感器簡(jiǎn)介

第四節(jié)

傳感器的主要特性技術(shù)特點(diǎn)及選擇

第四章常用傳感器剖析第一節(jié)電阻式傳感器

第二節(jié)

電阻應(yīng)變式傳感器第三節(jié)

半導(dǎo)體壓阻式傳感器第四節(jié)

電阻式應(yīng)變柵傳感器第五節(jié)

常用傳感器應(yīng)用實(shí)操

第六節(jié)

常用傳感器中的應(yīng)變片第五章傳感器的典型應(yīng)用

第一節(jié)光敏傳感器的應(yīng)用

第二節(jié)熱敏傳感器的應(yīng)用第六章傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用

第一節(jié)防撞系統(tǒng)

第二節(jié)安全氣囊傳感器第三節(jié)

汽車(chē)雨量傳感器第四節(jié)

智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第五節(jié)

純電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)程監(jiān)管和控制技術(shù)附錄附錄Ａ名詞術(shù)語(yǔ)及解釋附錄Ｂ相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)重點(diǎn)目錄

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傳感器的典型應(yīng)用第一節(jié)

光敏傳感器的應(yīng)用一、光敏傳感器概述1、定義：對(duì)外界光信號(hào)或光輻射有響應(yīng)或轉(zhuǎn)換功能的敏感裝置。

光敏傳感器在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)中占有非常重要的地位。2、光敏傳感器的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

光敏傳感器是最常見(jiàn)的傳感器之一，它的種類(lèi)繁多，主要類(lèi)型有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽(yáng)能電池、紅外線(xiàn)傳感器、紫外線(xiàn)傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、電荷耦合器件（CCD）和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體

（CMOS）、圖像傳感器等。最簡(jiǎn)單的光敏傳感器是光敏電阻，當(dāng)光子沖擊接合處就會(huì)產(chǎn)生電流。1、光電管

光電管（photoconductor）為最早出現(xiàn)的光敏器件，其結(jié)構(gòu)和工作電路圖見(jiàn)圖5-1所示。a)結(jié)構(gòu)示意圖

b)管工作電路圖圖5-1光電管結(jié)構(gòu)和工作電路圖

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傳感器的典型應(yīng)用第一節(jié)

光敏傳感器的應(yīng)用一、光敏傳感器概述2、光敏電阻

通過(guò)將光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。如圖5-2所示。

（1）光敏電阻的分類(lèi)

Ⅰ.按照制成材料分類(lèi)

本征型光敏電阻

一般在室溫下工作，適用于對(duì)可見(jiàn)光和近紅外光輻射的探測(cè)。

非本征型光敏電阻

也稱(chēng)為“摻雜型光敏電阻”通常在低溫條件下工作。

圖5-2光敏傳感器

結(jié)構(gòu)示意圖

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光敏傳感器的應(yīng)用一、光敏傳感器概述2、光敏電阻

Ⅱ.按照光敏電阻的光譜特性分類(lèi)

A.紫外光敏電阻器：對(duì)紫外光較為敏感、用于探測(cè)紫外線(xiàn)輻射的光敏電阻。如硫化鎘（CdS）、硒化鎘（CdSe）等。

B.紅外光敏電阻器：對(duì)紅外光較為敏感的光敏電阻。如硫化鉛（PbS）、碲化鉛（PbTe）、碲化銦（In2Te5）等。應(yīng)用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、地域勘探、非觸摸丈量；人體病變檢測(cè)；紅外光譜輻射探測(cè)、紅外通信等國(guó)防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。C.可見(jiàn)光敏電阻器：應(yīng)用于可見(jiàn)光-電操作體系。如光電門(mén)禁系統(tǒng)，航標(biāo)燈、路燈和無(wú)論值守的照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制，供水裝置系統(tǒng)的智能控制，極薄零部件的厚度自動(dòng)檢測(cè)，不易接近大型設(shè)備自動(dòng)跟蹤檢測(cè)系統(tǒng)，光電計(jì)數(shù)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光控制，煙霧報(bào)警器，防護(hù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

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傳感器的典型應(yīng)用第一節(jié)

光敏傳感器的應(yīng)用二、光敏傳感器的特性

1、光電流、亮電阻：在外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過(guò)的電流稱(chēng)為“光電流”，外加電壓與光電流之比稱(chēng)為“亮電阻”。常用“100LX”表示。

2、暗電流、暗電阻：在外加電壓下，當(dāng)無(wú)光照射時(shí)，流過(guò)的電流稱(chēng)為“暗電流”，外加電壓與暗電流之比稱(chēng)為“暗電阻”。常用“0LX”表示。

3、活絡(luò)度：指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受到光照射時(shí)的電阻值“亮電阻”的相對(duì)變化值。4、光譜照料：又稱(chēng)為“光譜活絡(luò)度”。指光敏電阻在分歧樣波長(zhǎng)的單色光譜照射下的活絡(luò)度所作的曲線(xiàn)，也稱(chēng)為“光譜照料曲線(xiàn)”。

5、光照特性：指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而改變的特性。

6、伏安特性曲線(xiàn)：是光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系曲線(xiàn)。7、溫度系數(shù)：光敏電阻的光電效應(yīng)在一定溫度影響下的光電活絡(luò)度。

8、額定功率：指光敏電阻用于電路中所容許消耗的功率。

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傳感器的典型應(yīng)用第一節(jié)

光敏傳感器的應(yīng)用一、光敏傳感器概述3、光電三極管

定義

光敏三極管（photistor）也稱(chēng)光電晶體管，是一種半導(dǎo)體光電器件，其電流受外部光照控制。

基本結(jié)構(gòu)

光電三極管相當(dāng)于在三極管的基極和集電極之間接入一只光電二極管的三極管，光電二極管的電流相當(dāng)于三極管的基極電流。光電三極管比光電二極管靈敏得多，其集電極可以輸出很大的光電流。

光電晶體管有三個(gè)電極，其中基極未引出，當(dāng)光照強(qiáng)弱變化時(shí)，控制集電極電流的大小，使光電晶體管處于不同的工作狀態(tài)。

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光敏傳感器的應(yīng)用一、光敏傳感器概述3、光電三極管

工作原理

光電晶體管僅引出集電極和發(fā)射極，基極作為光接收窗口。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-3所示，其實(shí)物圖見(jiàn)圖5-4所示。

圖5-4光電三極管實(shí)物圖圖5-3光電三極管結(jié)構(gòu)示意圖

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光敏傳感器的應(yīng)用3、光電三極管

測(cè)試方法

◆

用指針式萬(wàn)用表1kΩ擋電阻測(cè)量法

黑表筆接c極，紅表筆接e極，無(wú)光照時(shí)指針微動(dòng)(接近∞)，隨著光照的增強(qiáng)電阻變小，光線(xiàn)較強(qiáng)時(shí)其阻值可降到幾kΩ～1kΩ以下。

再將黑表筆接e極，紅表筆接c極，有無(wú)光照指針均為∞(或微動(dòng))，這管子就是好的。

◆

測(cè)電流法

工作電壓5V，電流表串接在電路中，c極接正，e極接負(fù)。無(wú)光照時(shí)小于0.3μA；光照增加時(shí)電流增加，可達(dá)2～5mA。

◆

用數(shù)字式萬(wàn)用表20kΩ擋測(cè)試

紅表筆接c極，黑表筆接e極，完全黑暗時(shí)顯示1，光線(xiàn)增強(qiáng)時(shí)阻值隨之降低，最小可達(dá)1kΩ左右。

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光敏傳感器的應(yīng)用3、光電三極管

基本特性

◆

光電特性

在正常偏壓下的集電極電流與入射光照度之間的關(guān)系，

光電特性曲線(xiàn)如圖5-5所示。

◆伏安特性

光電三極管必須在有偏壓，且要保證光電三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置的狀態(tài)下、集電結(jié)處于反向偏壓才能工作。

伏安特性曲線(xiàn)如圖5-6所示。

圖5-6光電三極伏安特性曲線(xiàn)圖圖5-6光電三極光電特性曲線(xiàn)圖

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光敏傳感器的應(yīng)用3、光電三極管

基本特性

◆溫度特性

因光電三極管的放大作用，其受溫度的影響比硅光電二極管大得多。隨溫度升高，暗電流增加很快，輸出信噪比變差，檢測(cè)時(shí)需采取適當(dāng)?shù)暮銣鼗驕囟妊a(bǔ)償措施。

其溫度特性曲線(xiàn)圖見(jiàn)圖5-7所示。

◆頻率特性

影響光電三極管頻率響應(yīng)的因素還受基區(qū)渡越時(shí)間和發(fā)射結(jié)電容、輸出電路的負(fù)載電阻的限制，故頻率特性比光電二極管差。其變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖5-8所示。其光譜響應(yīng)曲線(xiàn)見(jiàn)圖5-9

所示。圖5-7溫度特性曲線(xiàn)圖

圖5-8光電晶體管頻率特性曲線(xiàn)圖

圖5-9３ＤＵ３光電晶體管光譜響應(yīng)曲線(xiàn)圖

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傳感器的典型應(yīng)用第一節(jié)

光敏傳感器的應(yīng)用二、光敏傳感器工作原理

光敏傳感器利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，其敏感波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)附近，包括紅外線(xiàn)波長(zhǎng)和紫外線(xiàn)波長(zhǎng)。光敏傳感器除對(duì)光的探測(cè)外，還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器，對(duì)非電量進(jìn)行檢測(cè)。

半導(dǎo)體光敏電阻在一般情況下不需要配備電流放大器。在要求較大的輸出功率時(shí)，可采用圖5-10a所示的電路。在需要得到較大輸出功率時(shí)，也可以配備放大電路，如圖5-10b所示。

ａ）半導(dǎo)體光敏電阻

的電流放大器

ｂ）半導(dǎo)體光電二極

管的電流放大器ｃ）光敏電池的電流

放大器圖5-10電流放大器

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傳感器的典型應(yīng)用第一節(jié)

光敏傳感器的應(yīng)用二、光敏傳感器工作原理

半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換電路也可以使用集成運(yùn)算放大器。硅光電二極管通過(guò)集成運(yùn)放可得到較大輸出幅度，如圖5-11所示。圖5-12所示為硅光電池的光電轉(zhuǎn)換電路.

圖5-12采用運(yùn)算放大器和硅光電池的電流放大器圖5-11采用運(yùn)算放大器和光電二極管的電流放大器

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傳感器的典型應(yīng)用第一節(jié)

光敏傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用

光電傳感器用途廣泛，大到衛(wèi)星姿態(tài)檢測(cè)控制、精密儀器儀表的精準(zhǔn)測(cè)試，小到兒童玩具的控制。在綠色節(jié)能、智能控制、人工智能等科技生產(chǎn)、生活領(lǐng)域?qū)⒌玫礁訌V泛的應(yīng)用。

圖5-13是光電傳感器已經(jīng)被開(kāi)發(fā)的小系統(tǒng)例圖。圖5-13傳感器通用件示例實(shí)物圖

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用一、熱敏傳感器概述

（一）定義

熱敏傳感器是一種對(duì)“熱”敏感的電阻傳感器。

（二）表征方式

當(dāng)傳感器中的熱敏材料周?chē)袩彷椛鋾r(shí)，就會(huì)吸收輻射熱產(chǎn)生溫度升高，引起材料的阻值發(fā)生變化。且其電阻值隨電阻體的溫度的變化而變化。

熱敏傳感器按照溫度系數(shù)不同，分為正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏傳感器。

典型特點(diǎn)

對(duì)溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。

正溫度系數(shù)熱敏傳感器在溫度越高時(shí)電阻值越大，

負(fù)溫度系數(shù)熱敏傳感器在溫度越高時(shí)電阻值越低，

它們同屬于半導(dǎo)體器件。

熱敏傳感器的重要元件是熱敏電阻，且一般采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。溫度系數(shù)一般為-2%

～-6%。

常用產(chǎn)品圖如圖5-14所示。

圖5-14熱敏電阻常用產(chǎn)品圖

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用一、熱敏傳感器概述

（三）主要特點(diǎn)

熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線(xiàn)

如圖5-15所示。圖中顯示的是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性曲線(xiàn)。

圖5-15負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性曲線(xiàn)

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熱敏傳感器的應(yīng)用一、熱敏傳感器概述

１主要優(yōu)點(diǎn)

（1）靈敏度較高，能檢測(cè)出10-6℃的溫度變化。

（2）工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55～315℃，高溫器件適用溫度高于315～2000℃），低溫器件適用于-273～-55℃。

（3）體積小，能測(cè)量空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度。

（4）使用方便，電阻值可在0.1Ω～100kΩ任意選擇。

（5）易加工成復(fù)雜的形狀，易批量生產(chǎn)。

（6）穩(wěn)定性好，過(guò)載能力強(qiáng)。

２主要缺點(diǎn)

（1）阻值與溫度的關(guān)系非線(xiàn)性嚴(yán)重。

（2）元件的一致性差，互換性差。

（3）元件易老化，穩(wěn)定性較差。

（4）除特殊高溫?zé)崦綦娮柰?，絕大多數(shù)適合0～150℃范圍。

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用二、熱敏電阻的分類(lèi)

（一）按特性分類(lèi)

1、正溫度系數(shù)熱敏電阻

在溫度增加時(shí)，其電阻急劇增加的熱敏電阻。常用產(chǎn)品圖如圖5-16所示。

2、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻

隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小的熱敏電阻。常用產(chǎn)品圖如圖5-17所示。

3、臨界溫度系數(shù)熱敏電阻

具有負(fù)電阻突變特性的熱敏電阻，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加而發(fā)生急變。常用產(chǎn)品圖如圖5-18所示。圖5-16正溫度系數(shù)熱敏電阻產(chǎn)品圖

圖5-18常用臨溫度系數(shù)熱敏電阻產(chǎn)品圖

圖5-17負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻產(chǎn)品圖

傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用正文第五章

傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用二、熱敏電阻的分類(lèi)

（二）熱敏電阻材料分類(lèi)

分為液體態(tài)熱敏電阻、玻璃體熱敏電阻、有機(jī)材料熱敏電阻、單晶熱敏電阻和多晶陶瓷熱敏電阻，見(jiàn)表5-1。

傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用正文第五章

傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用三、熱敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理

溫度是表示物體冷熱程度的物理量。溫度的測(cè)量與控制一直都是電氣自動(dòng)化進(jìn)行控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)。利用電阻隨溫度變化的特性制成的敏感元件即稱(chēng)為熱敏電阻傳感器。

（一）熱敏電阻傳感器的結(jié)構(gòu)

1、基本結(jié)構(gòu)

普通型熱電阻由感溫元件、引線(xiàn)、接線(xiàn)端子、導(dǎo)熱外殼等基本部分組成。見(jiàn)圖5-19所示。PTC熱敏電阻的合金微觀結(jié)構(gòu)圖如圖5-20所示。圖5-19熱敏電阻式溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖１—接線(xiàn)端子

２—引線(xiàn)３—熱敏電阻

４—導(dǎo)熱外殼

圖5-20組成

ＰＴＣ熱敏電阻的合金微觀結(jié)構(gòu)圖

傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用正文第五章

傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用二、熱敏電阻的分類(lèi)

1、基本結(jié)構(gòu)

（1）熱敏電阻產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式１）常規(guī)的熱敏電阻產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式示意圖，如圖5-21所示。２）常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)封裝熱敏電阻外觀圖，如圖5-22所示。３）各種類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)化熱敏電阻圖，如圖5-23所示。４）各式非標(biāo)準(zhǔn)型熱敏電阻產(chǎn)品圖，如圖5-24所示。圖5-21常規(guī)的熱敏電阻產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式示意圖

傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用正文第五章

傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用二、熱敏電阻的分類(lèi)

1、基本結(jié)構(gòu)

（1）熱敏電阻產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式圖5-22常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)封裝熱敏電阻外觀圖

a)MF12型

NTC

熱敏電阻b)聚酯塑料

封裝熱敏

電阻圖5-24各式非標(biāo)準(zhǔn)型熱敏電阻產(chǎn)品圖

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用二、熱敏電阻的分類(lèi)

1、基本結(jié)構(gòu)

（1）熱敏電阻產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式圖5-23各種類(lèi)型的

標(biāo)準(zhǔn)化熱敏電阻ａ）NTC玻璃封裝熱敏電阻

ｂ）玻璃封裝MF58型熱敏電阻ｃ）MF58珠型高精度負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻

ｄ）MF5A－3型熱敏電阻ｅ）帶安裝孔型熱敏電阻ｆ）片型PTC大功率熱敏電阻

ｇ）NTC型貼片式熱敏電阻

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用四、熱敏電阻的技術(shù)參數(shù)

熱敏電阻的主要技術(shù)參數(shù)有十余項(xiàng)，如標(biāo)稱(chēng)電阻值、使用環(huán)境溫度、最高工作溫度、測(cè)量功率、額定功率、標(biāo)稱(chēng)電壓、最高工作電壓、工作電流、溫度系數(shù)、材料常數(shù)、時(shí)間常數(shù)等。

１）標(biāo)稱(chēng)電阻值（ＲＣ）：指環(huán)境溫度25℃

時(shí)熱敏電阻的實(shí)際電阻值。

２）實(shí)際電阻值（ＲＴ）：在一定的溫度條件下所測(cè)得的電阻值。

３）材料常數(shù)（Ｂ）：為描述其材料物理特性的參數(shù)——熱靈敏度指標(biāo)。Ｂ值越大表示其靈敏度越高。其隨著溫度的升高而略有增加。

４）電阻溫度系數(shù)

（αＴ）：表示溫度變化1℃時(shí)的電阻值變化率。單位為%／℃

。

５）時(shí)間常數(shù)

（τ）：時(shí)間常數(shù)是描述熱敏電阻熱慣性的參數(shù)。

定義：假設(shè)在無(wú)功率消耗的狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度由一個(gè)特定溫度向另一個(gè)特定溫度突然改變時(shí)，熱敏電阻體的溫度變化，兩個(gè)特定溫度之差的63.2％所需要的時(shí)間。τ越小則熱敏電阻的熱慣性越小。

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用四、熱敏電阻的技術(shù)參數(shù)

6）額定功率

（PM）：在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻長(zhǎng)期連續(xù)有負(fù)載所允許的耗散功率。在使用時(shí)不得超過(guò)額定功率。

７）額度工作電流

（IM）：在工作狀態(tài)下，規(guī)定的名義電流值。

８）測(cè)量功率

（PC）：在規(guī)定的環(huán)境溫度下，熱敏電阻體受測(cè)試電流加熱，而引起的阻值變化不超過(guò)0.1％時(shí)所消耗的電功率。

９）最大電壓

（PM－DC）：對(duì)于NTC熱敏電阻，指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，不使熱敏電阻器引起熱失控所允許連續(xù)施加的最大直流電壓；

對(duì)于PTC熱敏電阻，指在規(guī)定的環(huán)境溫度和靜止空氣中，允許連續(xù)施加到熱敏電阻器上，并保證熱敏電阻器正常工作在

PTC特性部分的最大直流電壓。

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用四、熱敏電阻的技術(shù)參數(shù)

10）最高工作溫度（Tmax）：在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的最高溫度。

11）開(kāi)關(guān)溫度（tb）：PTC熱敏電阻的電阻值開(kāi)始發(fā)生躍增時(shí)的溫度。

12）耗散系數(shù)（H）：當(dāng)溫度增加1℃時(shí)，熱敏電阻所耗散的功率。單位為

NW／℃。其中，標(biāo)稱(chēng)電阻值是在25℃零功率時(shí)的電阻值，實(shí)際上總是存在一定的誤差，允許在±10％范圍之內(nèi)。

注意：不同型號(hào)的熱敏電阻的最高工作溫度差異很大。

技術(shù)指標(biāo)中，最基本的技術(shù)參數(shù)為“測(cè)量溫度范圍”，“熱敏電阻的標(biāo)稱(chēng)電阻值”，“額定功率”。

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用五、熱敏電阻的檢測(cè)方法

（一）常溫檢測(cè)

（室內(nèi)溫度接近25℃）

（二）加溫檢測(cè)

將一熱源（如電烙鐵）靠近熱敏電阻對(duì)其加熱，觀察萬(wàn)用表示數(shù)，

（三）測(cè)試時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

１）Rt是生產(chǎn)廠(chǎng)家在環(huán)境溫度為25℃時(shí)所測(cè)得的，所以測(cè)量Rt時(shí)，亦應(yīng)在環(huán)境溫度接近25℃時(shí)進(jìn)行，以保證測(cè)試的可信度。

２）測(cè)量功率不得超過(guò)規(guī)定值，以免電流熱效應(yīng)引起測(cè)量誤差。

３）注意:測(cè)試時(shí)不要用手捏住熱敏電阻體，以防止人體溫度對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響。

４）注意:不要使熱源與PTC熱敏電阻靠得過(guò)近或直接接觸熱敏電阻，以防止將其燙壞。

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用六、熱敏傳感器的選用原則及應(yīng)用

（一）熱敏傳感器的用途

1、溫度的測(cè)量

這是熱敏電阻的主要應(yīng)用。通過(guò)熱敏電阻感知環(huán)境溫度或被測(cè)目標(biāo)的溫度變化，再經(jīng)過(guò)測(cè)量電路的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為反應(yīng)溫度變化的電壓信號(hào)。

2、電路的限流與保護(hù)CTR熱敏電阻可以制作自恢復(fù)過(guò)電流保護(hù)器。PTC熱敏電阻可以作為用電回路的過(guò)電流限制器，將NTC熱敏電阻串接在整流濾波電容器的前端，可以有效地抑制通電時(shí)電容電流造成的沖擊。

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用六、熱敏傳感器的選用原則及應(yīng)用

（二）熱敏電阻的選擇

用于溫度控制與顯示的熱敏電阻，應(yīng)選擇微功耗型。

應(yīng)注意在有效的溫度測(cè)試范圍內(nèi)應(yīng)有較好的線(xiàn)性度。

應(yīng)用于限流控制功能的熱敏電阻，應(yīng)選擇功率型熱敏電阻。熱敏電阻在滿(mǎn)足電路所需的功能條件下，可不必強(qiáng)調(diào)其線(xiàn)性度，而需要關(guān)注其溫度響應(yīng)速度及保護(hù)和限流功能時(shí)穩(wěn)態(tài)后的阻值。

可作電子線(xiàn)路元件用于儀表線(xiàn)路溫度補(bǔ)償和溫差電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)取?/p>

利用NTC熱敏電阻的自熱特性可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，構(gòu)成RC振蕩器穩(wěn)幅電路，延遲電路和保護(hù)電路。

在自熱溫度遠(yuǎn)大于環(huán)境溫度時(shí)，阻值還與環(huán)境的散熱條件有關(guān)，故在流速計(jì)、流量計(jì)、氣體分析儀、熱導(dǎo)分析中常利用這一特性制成專(zhuān)用的檢測(cè)元件。

PTC熱敏電阻主要用于電器設(shè)備的過(guò)熱保護(hù)、無(wú)觸點(diǎn)繼電器、恒溫、自動(dòng)增益控制、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、時(shí)間延遲、彩色電視自動(dòng)消磁、火災(zāi)報(bào)警和溫度補(bǔ)償?shù)确矫妗?/p>

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傳感器的典型應(yīng)用第二節(jié)

熱敏傳感器的應(yīng)用七、熱敏傳感器的發(fā)展前景

普通傳感器朝著高精度、使用方便快捷、省力方向發(fā)展。

熱敏傳感器是一種把應(yīng)變信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的敏感元件

，適用于制作各種傳感器

。

熱敏傳感器主要用于測(cè)力、壓力

、加速度

、位移、扭矩等

。

主要用于試驗(yàn)研究工作

，用于工業(yè)檢測(cè)以及生產(chǎn)線(xiàn)的稱(chēng)重計(jì)量和控制。

在醫(yī)學(xué)和生物工程等方面的使用也有所增加。

在使用中，要求傳感器具有電信號(hào)輸出穩(wěn)定、響應(yīng)速度快以及體積小、重量輕等特性，而熱敏傳感器都能滿(mǎn)足這樣的條件。

熱敏傳感器在溫度、蠕變

、滯后、彈性模量自補(bǔ)償?shù)榷喾N功能方面還存在不足。

隨著優(yōu)良的酚醛膠、環(huán)氧一酚醛膠及聚酞亞胺膠等材料的相繼問(wèn)世，性能更完善的熱敏傳感器將會(huì)有更美好的前景。

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第一節(jié)

防撞系統(tǒng)一、汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)

（一）汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)的工作原理

汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)（Vehiclecollisionwarningsystem）也稱(chēng)作汽車(chē)自動(dòng)防撞系統(tǒng)。其主要用于協(xié)助駕駛員避免高速、低速追尾，高速中無(wú)意識(shí)偏離車(chē)道，與行人碰撞等重大交通事故。幫助駕駛員持續(xù)地檢測(cè)車(chē)輛前方

道路狀況，系統(tǒng)可以識(shí)別判斷各種潛在的危險(xiǎn)情況，并通過(guò)不同的聲音和視覺(jué)提醒，以幫助駕駛員避免或減緩碰撞事故和避免高速、低速追尾事故。

工作原理

汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)分布圖，如圖6-1所示。

汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)：

１）傳感器感知子系統(tǒng)，收集車(chē)輛環(huán)境信息。

２）中心處理子系統(tǒng)，評(píng)估交通事態(tài)。

３）輸出子系統(tǒng)，通過(guò)人機(jī)界面為駕駛員提供駕駛信息；通過(guò)車(chē)輛

系統(tǒng)及時(shí)對(duì)車(chē)輛的縱向橫向控制做出調(diào)整。

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防撞系統(tǒng)一、汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)

汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)分布圖，如圖6-1所示。圖6-1汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)分布圖

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第一節(jié)

防撞系統(tǒng)一、汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)

（二）汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)描述

汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)是基于智能視頻分析、處理的汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)動(dòng)態(tài)視頻攝像技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其預(yù)警功能。

主要功能

車(chē)距監(jiān)測(cè)及追尾預(yù)警、前方碰撞預(yù)警、車(chē)道偏離預(yù)警、導(dǎo)航功能、黑匣子功能。相對(duì)于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的防撞預(yù)警系統(tǒng)

（如超聲波防撞預(yù)警系統(tǒng)、雷達(dá)防撞預(yù)警系統(tǒng)、激光防撞預(yù)警系統(tǒng)、紅外線(xiàn)防撞預(yù)警系統(tǒng)等），汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)在功能、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、人性化、價(jià)格上都具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，可全天候、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，極大提高了汽車(chē)駕駛的舒適性和安全性。

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第一節(jié)

防撞系統(tǒng)一、汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)

（三）汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)工能概況

1、車(chē)距監(jiān)測(cè)及預(yù)警

系統(tǒng)不間斷地監(jiān)測(cè)與前方車(chē)輛的距離，并根據(jù)與前方車(chē)輛的接近程度提供三種級(jí)別的車(chē)距監(jiān)測(cè)警報(bào)。

2、汽車(chē)越線(xiàn)預(yù)警

在轉(zhuǎn)向燈沒(méi)有打開(kāi)的情況下，車(chē)輛穿過(guò)各種車(chē)道線(xiàn)之前約0.5s時(shí)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生越線(xiàn)警報(bào)。

3、前向碰撞預(yù)警

系統(tǒng)警示駕駛者與前方車(chē)輛即將發(fā)生碰撞。當(dāng)本車(chē)輛按當(dāng)前行駛速度與前方車(chē)輛的可能碰撞時(shí)間在2.7s內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生聲、光警報(bào)。

4、其他功能

黑匣子功能、智能導(dǎo)航、休閑娛樂(lè)、雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)

（可選）、胎壓監(jiān)測(cè)

（可選）、數(shù)字電視

（可選）、倒車(chē)后視

（可選）。

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防撞系統(tǒng)一、汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)

（四）汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)具有兩個(gè)32位ARM9處理器，管理著4層計(jì)算引擎，運(yùn)行速度更快，計(jì)算能力更強(qiáng)；視頻分析處理技術(shù)是其技術(shù)的核心，采用

CAN總線(xiàn)傳輸技術(shù)，使其能更好的與汽車(chē)信號(hào)結(jié)合，白天／夜晚、晴天／雨雪天、橋涵／隧道、平原／山地等全天候報(bào)警，采用單一的視覺(jué)感知系統(tǒng)使其成本更低。

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防撞系統(tǒng)一、汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)

（五）汽車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展歷史

當(dāng)前的汽車(chē)前碰撞預(yù)警毫米波雷達(dá)，主要有24GHz和77GHz兩個(gè)頻段。如“路王”雷達(dá)系統(tǒng)Wayking24GHz，主要實(shí)現(xiàn)近距離探測(cè)（SRR），不僅廣泛用在汽車(chē)前碰撞預(yù)警中，而且已經(jīng)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)上作為定高雷達(dá)使用。而77GHz系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的探測(cè)（LRR）?；蛘呤莾煞N系統(tǒng)結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近距離的探測(cè)。

汽車(chē)前碰撞預(yù)警毫米波雷達(dá)的微波防撞系統(tǒng)：當(dāng)前市場(chǎng)上的代表廠(chǎng)家有荷蘭NXP(恩智浦)、德國(guó)的Continental(大陸)、Bosch(博士)、Wayking（渭成）等系統(tǒng)應(yīng)用較多。

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防撞系統(tǒng)二、倒車(chē)?yán)走_(dá)

（一）倒車(chē)?yán)走_(dá)釋義

倒車(chē)?yán)走_(dá)全稱(chēng)叫

“倒車(chē)防撞雷達(dá)”（即停車(chē)距離控制系統(tǒng)），也叫

“泊車(chē)輔助裝置”，是汽車(chē)泊車(chē)或者倒車(chē)時(shí)的安全輔助裝置，由超聲波傳感器

（俗稱(chēng)探頭）、控制器和顯示器

（或蜂鳴器）等部分組成。

倒車(chē)時(shí)幫助司機(jī)“看見(jiàn)”后視鏡里看不見(jiàn)的東西，以聲音或直觀的顯示告知駕駛員周?chē)系K物的情況，幫助駕駛員掃除了視野死角和視線(xiàn)模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。

倒車(chē)?yán)走_(dá)也存在一定的盲區(qū)，包括過(guò)于低矮的障礙物（低于探頭中心10～15cm以下的障礙物）、過(guò)細(xì)的障礙物

（如隔離樁、斜拉鋼纜）和溝坎。

倒車(chē)?yán)走_(dá)是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會(huì)與任何障礙物相撞的原理設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。其顯示器裝在后視鏡上，不停地提醒車(chē)輛和后面物體之間的距離，到危險(xiǎn)距離時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始鳴叫，提醒司機(jī)及時(shí)停車(chē)。

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防撞系統(tǒng)二、倒車(chē)?yán)走_(dá)

倒車(chē)防撞雷達(dá)在智能汽車(chē)中的分布如圖6-2所示。圖6-2智能汽車(chē)傳感器／監(jiān)視器分布示意圖

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防撞系統(tǒng)二、倒車(chē)?yán)走_(dá)

倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6-3所示。圖6-3倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

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防撞系統(tǒng)二、倒車(chē)?yán)走_(dá)

（二）倒車(chē)?yán)走_(dá)的工作原理

PDC的工作原理

在車(chē)的后保險(xiǎn)杠或前后保險(xiǎn)杠設(shè)置雷達(dá)偵測(cè)器，用以偵測(cè)前后方的障礙物。幫助駕駛員“看到”前后方的障礙物，或判斷停車(chē)時(shí)與其他車(chē)輛的距離。系統(tǒng)工作示意圖如圖6-4所示。圖6-4倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)工作原理示意圖

傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用正文第六章

傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第一節(jié)

防撞系統(tǒng)二、倒車(chē)?yán)走_(dá)

（三）倒車(chē)?yán)走_(dá)的攝像頭

倒車(chē)攝像頭位置示意圖如圖6-5所示。132圖6-5倒車(chē)攝像頭

位置示意圖1—顯示器位置2—攝像頭電源

（接倒車(chē)燈）3—攝像頭位置

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防撞系統(tǒng)二、倒車(chē)?yán)走_(dá)

（四）倒車(chē)?yán)走_(dá)各部件的作用

１）超聲波傳感器

用于發(fā)射及接收超聲波信號(hào)，完成距離的測(cè)量。

２）主機(jī)

發(fā)射正弦波脈沖給超聲波傳感器，并處理其接收到的信號(hào)，換算出距離值，將數(shù)據(jù)傳送給顯示器。

３）顯示器或蜂鳴器

用于接收主機(jī)距離數(shù)據(jù)，并依照距離遠(yuǎn)近來(lái)顯示距離值，同時(shí)提供不同級(jí)別的距離報(bào)警音。

倒車(chē)?yán)走_(dá)由主機(jī)控制，傳感器發(fā)射超聲波信號(hào)，若遇到障礙物就會(huì)有回波信號(hào)，傳感器經(jīng)主機(jī)對(duì)收到的回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并判斷出障礙物的位置，由顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號(hào)，使倒車(chē)時(shí)能了解到具體情況，倒車(chē)會(huì)更加安全。

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防撞系統(tǒng)二、倒車(chē)?yán)走_(dá)

（五）倒車(chē)?yán)走_(dá)的選擇

1、質(zhì)量方面

倒車(chē)?yán)走_(dá)作為一種汽車(chē)用品，最重要的是質(zhì)量過(guò)硬、提供的服務(wù)好、承諾的包修期長(zhǎng)。

2、功能方面

從功能方面倒車(chē)?yán)走_(dá)可分為L(zhǎng)CK距離顯示、聲音提示報(bào)警、方位指示、語(yǔ)音提示、探頭自動(dòng)檢測(cè)等，一個(gè)功能齊全的倒車(chē)?yán)走_(dá)應(yīng)具備以上功能。

3、性能方面

性能主要從探測(cè)范圍、準(zhǔn)確性、顯示穩(wěn)定性和捕捉目標(biāo)速度來(lái)考證。

探測(cè)范圍

至少在0.4～1.5ｍ；

準(zhǔn)確性

主要看顯示分辨率為10cm至1cm；

探測(cè)誤差

顯示距離與實(shí)際距離間的誤差，誤差應(yīng)低于3cm；

顯示穩(wěn)定性

障礙物反射面不好時(shí)，捕捉并穩(wěn)定顯示出障礙物的距離；

捕捉速度

反映倒車(chē)?yán)走_(dá)對(duì)移動(dòng)物體的捕捉能力。

4、外觀工藝方面

作為汽車(chē)的內(nèi)外裝飾件，需要和汽車(chē)的整體結(jié)構(gòu)、顏色相協(xié)調(diào)。

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防撞系統(tǒng)二、倒車(chē)?yán)走_(dá)

（六）倒車(chē)?yán)走_(dá)使用的注意事項(xiàng)

１）倒車(chē)?yán)走_(dá)探頭安裝位置

應(yīng)安裝在后保險(xiǎn)杠上，探頭以大約45°輻射，上下左右搜尋目標(biāo)。它最大的好處是能探索到那些低于保險(xiǎn)杠而駕駛員從車(chē)后窗難以看見(jiàn)的障礙物

（如花壇、蹲在車(chē)后玩耍的小孩等）并報(bào)警，如圖6-6所示。

２）自動(dòng)工作

擋位桿掛入倒擋時(shí)，倒車(chē)?yán)走_(dá)自動(dòng)開(kāi)始工作，當(dāng)探頭偵測(cè)到后方物體時(shí)蜂鳴器發(fā)出警示，當(dāng)車(chē)輛繼續(xù)倒車(chē)時(shí)，警報(bào)聲的頻率會(huì)逐漸加快，最后變?yōu)殚L(zhǎng)鳴音。

圖6-6倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)部件安裝位置示意圖

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第二節(jié)

安全氣囊傳感器一、簡(jiǎn)介

安全氣囊傳感器

也稱(chēng)碰撞傳感器，按照用途的不同，碰撞傳感器分為觸發(fā)碰撞傳感器和防護(hù)碰撞傳感器。其安裝位置示意圖如圖6-7所示。還可分為機(jī)電式、電子式及機(jī)械式碰撞傳感器。

防護(hù)型一般采用電子式結(jié)構(gòu)，觸發(fā)型一般采用機(jī)電結(jié)合式結(jié)構(gòu)或機(jī)械式結(jié)構(gòu)。用于檢測(cè)碰撞時(shí)的加速度變化，并將碰撞信號(hào)傳給氣囊電路，作為氣囊電路的觸發(fā)信號(hào)。

圖6-7安全氣囊傳感器安裝位置示意圖

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第二節(jié)

安全氣囊傳感器二、缺陷

（一）氣囊可能在很低的車(chē)速時(shí)打開(kāi)

汽車(chē)在很低車(chē)速行駛而發(fā)生碰撞事故時(shí)，乘員和駕駛員系上安全帶即可，完全不需要安全氣囊展開(kāi)起保護(hù)作用。如果這時(shí)展開(kāi)安全氣囊反而會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，甚至還可能因安全氣囊展開(kāi)而加重碰撞傷害。

（二）氣囊的啟動(dòng)會(huì)對(duì)乘員造成傷害

安全氣囊系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，將沖開(kāi)氣囊蓋板，在瞬間展開(kāi)充氣，很可能對(duì)乘員造成沖擊；產(chǎn)生的灼熱氣體也會(huì)灼傷乘員和駕駛員。

據(jù)計(jì)算，若汽車(chē)以60Km的時(shí)速行駛，突然的撞擊會(huì)令車(chē)輛在0.2s之內(nèi)停下，而氣囊則會(huì)以大約300Km／h的速度彈出，由此所產(chǎn)生的撞擊力約有180Kg，這對(duì)于頭部、頸部等人體較脆弱的部位很難承受。當(dāng)乘客偏離座位或座位上無(wú)人或兒童乘坐時(shí)，氣囊系統(tǒng)的啟動(dòng)不僅起不到應(yīng)有的保護(hù)作用，還可能會(huì)對(duì)乘員造成一定的傷害。

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第三節(jié)

汽車(chē)雨量傳感器一、雨量傳感器的作用

汽車(chē)雨量傳感器是根據(jù)落在玻璃上雨水量的大小，來(lái)調(diào)整刮水器動(dòng)作快慢的傳感器。對(duì)刮水器的動(dòng)作速度做無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

還可向微電腦提供信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整前照燈照射寬度、遠(yuǎn)近度、明暗度；

同時(shí)天窗系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

保證駕駛員視線(xiàn)通暢，確保行車(chē)安全。

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汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

雨量傳感器主要有流量式、靜電式、壓電式和紅外線(xiàn)式雨滴傳感器。其在汽車(chē)上的安裝位置示意圖如圖6-8所示。圖6-8汽車(chē)雨量傳器安裝位置示意圖

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第三節(jié)

汽車(chē)雨量傳感器

（一）流量式雨量傳感器

如圖6-9所示為電控接點(diǎn)式控制電路原理圖，S1、S2、S3為流量監(jiān)測(cè)電極板，如設(shè)置S1-S2為2.5cm，距離較近，小雨量時(shí)T1先導(dǎo)通，J1吸合，雨刮低速轉(zhuǎn)動(dòng)；設(shè)置S1-S3為3cm距離較遠(yuǎn)，大雨量時(shí)T2先導(dǎo)通，J2繼電器吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)接通，雨刮電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)。圖6-9流量式雨量傳感器控制電路原理圖

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汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（二）電容式雨量傳感器

圖6-10所示為電容式雨量傳感器控制電路原理圖，靜電面積S、電極間的距離d不變，則電容C只由介電系數(shù)ε決定。

因雨水和空氣的介電系數(shù)ε不同，C隨雨水的大小變化，利用靜電面積S的變化，改變振蕩電路的頻率而得到電信號(hào)的變化，以此電信號(hào)控制刮水器電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變刮水器的快慢。圖6-10電容式雨量傳感器控制電路原理圖

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汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（三）壓電式雨量傳感器

壓電式雨量傳感器由振動(dòng)板、壓電元件、放大電路、殼體及阻尼橡膠構(gòu)成，如圖6-11所示。

１—阻尼橡膠

２—壓電元件

３—振動(dòng)板４—上蓋５—混合集成電路６—電容器

７—密封條

８—下蓋

９—電路板

１０—密封套

１１—套管

１２—線(xiàn)束圖6-11壓電式雨量傳感器的結(jié)構(gòu)圖

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汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（三）壓電式雨量傳感器

壓電式雨量傳感器控制框圖如圖6-12所示。

圖6-12壓電式雨量傳感器控制框圖

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汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（三）壓電式雨量傳感器

壓電振子利用壓電效應(yīng)將機(jī)械位移（振動(dòng)）變成電信號(hào)。

當(dāng)雨滴落到振動(dòng)板上時(shí)，壓電元件上就會(huì)產(chǎn)生電壓，電壓大小與加到振動(dòng)板上的雨滴能量成正比，一般為0.5～300mV。放大電路將壓電元件上產(chǎn)生的電壓信號(hào)放大后，輸入到刮水器放大器中。放大器由晶體管、芯片、電阻、電容器等部件組成。故壓電振子受到雨淋，按照雨滴的強(qiáng)弱和雨量做振動(dòng)，從而控制雨刮器的動(dòng)作。如圖6-13和圖6-14所示，壓電傳感器的結(jié)構(gòu)如圖6-15所示。

圖6-13壓電振子工作原理圖

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汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（三）壓電式雨量傳感器

壓電式雨量傳感器控制雨刮器的動(dòng)作如圖6-13和圖6-14所示，壓電傳感器的結(jié)構(gòu)如圖6-15所示。

圖6-14壓電振子振動(dòng)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)a)—不下雨時(shí)

b)—雨小時(shí)c)—雨大時(shí)1、陶瓷

（鈦酸鋇）

2、電極

（金屬蒸發(fā)）圖6-15壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)圖

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汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（三）壓電式雨量傳感器

壓電式雨量傳感器控制雨刮器的動(dòng)作如圖6-13和圖6-14所示，壓電傳感器的結(jié)構(gòu)如圖6-15所示。

圖6-14壓電振子振動(dòng)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)a)—不下雨時(shí)

b)—雨小時(shí)c)—雨大時(shí)1、陶瓷

（鈦酸鋇）

2、電極

（金屬蒸發(fā)）圖6-15壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)圖

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汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（三）壓電式雨量傳感器

壓電式傳感器實(shí)際上也是一個(gè)阻抗變換器，如圖6-16ａ是電壓放大器的電路原理圖，圖6-16ｂ是電壓放大器的等效電路圖。

a)電路原理圖

b)等效電路圖圖6-16電壓放大器的電路原理圖及等效電路圖

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第三節(jié)

汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（三）壓電式雨量傳感器

當(dāng)雨滴接觸到傳感器表面時(shí)，傳感器產(chǎn)生隨雨滴強(qiáng)度和頻率變化的電壓，電壓經(jīng)放大存儲(chǔ)于功率放大器內(nèi)。當(dāng)信號(hào)達(dá)到一定值時(shí)，經(jīng)電路輸入至刮水器的驅(qū)動(dòng)電路，刮水器啟動(dòng)刮雨。其應(yīng)用示意圖如圖6-17所示。圖6-17壓電式雨量傳感器的應(yīng)用示意圖

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第三節(jié)

汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（四）紅外線(xiàn)式雨量傳感器

紅外線(xiàn)式雨量傳感器

在密度相對(duì)不同的介質(zhì)中，光的反射和光的折射有差異的原理，來(lái)判斷是否有雨滴或雨量的大小，而控制刮水器啟動(dòng)或控制其速度。

光密介質(zhì)：折射率較大的介質(zhì)叫作光密介質(zhì)。

光疏介質(zhì)：折射率較小的介質(zhì)叫作光疏介質(zhì)。

在光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)中光的反射與折射示意圖見(jiàn)圖6-18所示。圖6-18在光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)中的光的反射與折射示意圖

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第三節(jié)

汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（四）紅外線(xiàn)式雨量傳感器

1、無(wú)雨水接觸擋風(fēng)玻璃時(shí)，其工作原理圖如圖6-19所示。圖6-19紅外線(xiàn)式雨量傳感器原理圖

（無(wú)雨滴時(shí)）

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第三節(jié)

汽車(chē)雨量傳感器二、雨量傳感器的種類(lèi)和原理

（四）紅外線(xiàn)式雨量傳感器

2、雨水接觸擋風(fēng)玻璃時(shí)

紅外光經(jīng)雨水折射，反射光線(xiàn)減弱。雨量越大折射光線(xiàn)越多，反射光線(xiàn)越弱。其工作原理圖如圖6-20所示。圖6-18在光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)中的光的反射與折射示意圖

傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用正文第六章

傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第四節(jié)

智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一、智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

汽車(chē)智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（IntelligentTirePressureMonitoringSystem,TPMS)，為無(wú)線(xiàn)智能感應(yīng)、監(jiān)視系統(tǒng)，主要由安裝于輪胎內(nèi)的感應(yīng)器及發(fā)射器和安裝于駕駛室內(nèi)的接收器及顯示器硬件組成。通常接收器和顯示器二合一，集成為一個(gè)完整的模塊單元。二、智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)汽車(chē)開(kāi)動(dòng)時(shí)，由加速度傳感器將信號(hào)發(fā)送給接收器，將監(jiān)測(cè)到的輪胎壓力與溫度信號(hào)一起傳送給接收器；接收器接收信號(hào)就予以顯示。

汽車(chē)行駛過(guò)程中，無(wú)線(xiàn)胎壓監(jiān)測(cè)器的傳感器每4s監(jiān)測(cè)一次數(shù)據(jù)，如無(wú)異常，為了省電每20s向接收器發(fā)送一次數(shù)據(jù)；當(dāng)胎壓異常時(shí)，每4s向接收器發(fā)送一次數(shù)據(jù)。

傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用正文第六章

傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第四節(jié)

智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三、智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用

作用

在汽車(chē)行駛過(guò)程中，對(duì)輪胎氣壓實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓報(bào)警，以確保行車(chē)安全。汽車(chē)的智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖6-21所示。圖6-21汽車(chē)的智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第四節(jié)

智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)四、胎壓監(jiān)測(cè)的方式

（一）直接式胎壓監(jiān)測(cè)

直接式胎壓監(jiān)測(cè)裝置

利用安裝在每一個(gè)輪胎里的壓力傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓，利用無(wú)線(xiàn)發(fā)射器將壓力信息從輪胎內(nèi)部發(fā)送到中央接收器模塊上，然后對(duì)各輪胎氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。當(dāng)輪胎氣壓太低或漏氣時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

（二）間接式胎壓監(jiān)測(cè)

間接式胎壓監(jiān)測(cè)裝置

當(dāng)某輪胎的氣壓降低時(shí)，車(chē)輛的重量會(huì)使該輪胎的滾動(dòng)半徑變小，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)速比其他輪胎快。通過(guò)比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，達(dá)到監(jiān)視胎壓的目的。間接式胎壓監(jiān)測(cè)實(shí)際上是依靠計(jì)算輪胎滾動(dòng)半徑來(lái)對(duì)氣壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

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傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第四節(jié)

智能胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)四、胎壓監(jiān)測(cè)的方式

（三）輪胎智能監(jiān)控系統(tǒng)

輪胎智能監(jiān)控系統(tǒng)

兼有上述兩個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)上兩個(gè)互相成對(duì)角線(xiàn)的兩兩輪胎內(nèi)裝備直接傳感器，并裝備一個(gè)4輪間接系統(tǒng)。與全部使用直接系統(tǒng)相比，這種復(fù)合式系統(tǒng)可以降低成本，克服間接系統(tǒng)不能檢測(cè)出多個(gè)輪胎同時(shí)出現(xiàn)氣壓過(guò)低的缺點(diǎn)。但是，它仍然不能像直接系統(tǒng)那樣提供所有4個(gè)輪胎內(nèi)實(shí)際壓力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

通過(guò)上述對(duì)比，可見(jiàn)TPMS是當(dāng)下最智能的一種，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能在輪胎出現(xiàn)高壓、低壓、高溫時(shí)報(bào)警，也能幫助車(chē)主節(jié)油省錢(qián)。

胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：汽車(chē)缺氣行駛將多消耗3.3％的燃油。輪胎有緩慢自然漏氣現(xiàn)象較難發(fā)現(xiàn)，通過(guò)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解輪胎狀況，預(yù)防爆胎，節(jié)油環(huán)保。

傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用正文第六章

傳感器在電動(dòng)汽車(chē)上的典型應(yīng)用第五節(jié)

純電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)程監(jiān)管和控制技術(shù)一、監(jiān)管內(nèi)容

基于大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，在監(jiān)控平臺(tái)的建立及車(chē)載終端設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)CAN總線(xiàn)通信，可及時(shí)了解車(chē)輛的相